«Кафедра энергоснабжения и теплотехники ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ И УСТАНОВОК Учебно-методическое пособие для курсового и дипломного проектирования Волгоград 2005 1. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ...»

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Волгоградский государственный архитектурно-строительный

университет

Кафедра энергоснабжения и теплотехники

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ И УСТАНОВОК

Учебно-методическое пособие для курсового и дипломного проектирования Волгоград 2005

1. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

1.1. Содержание и объем проекта Курсовое проектирование – это заключительная работа учащегося по курсу ЭПП и циклу предметов, на которых базируется этот курс (электрический привод, электрические машины, основы автоматики, монтаж электрооборудования, охрана труда).

В состав курсового проекта входит расчетно-пояснительная записка (РПЗ) и графическая часть.

Объем РПЗ и количество чертежей графической части определяются заданием на курсовое проектирование. Задание составляется руководителем проекта, и после утверждения председателем предметной комиссии вручается учащемуся.

Желательно, чтобы задание на курсовой проект соответствовало профилю и месту работы учащегося, чтобы обеспечить более сознательное и качественное выполнение проекта.

Рекомендуемый объем пояснительной записки 25-30 страниц рукописного текста. Записка должна включать все вопросы задания, иметь расчетную часть не менее 25% общего объема.

Графическая часть выполняется в виде чертежей в количестве двух листов формата 24. В пояснительной записке обязательны ссылки на графическую часть, то есть проект должен представлять единое целое.

Для большинства проектов графическая часть- это электрические схемы.

По согласованию с руководителем второй лист может быть использован для конструктивного чертежа механизма.

Площадь каждого листа должна быть заполнена не менее чем на 75%, на чертежах обязательна спецификация.

1.2. Указания по оформлению проекта Пояснительная записка представляет собой текстовый документ с иллюстрациями, который выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 2.105-79*, ГОСТ 2.10-68*.

Расчетно-пояснительная записка переплетается в твердую папку и комплектуется в следующем порядке:

титульный лист;

содержание (оглавление) РПЗ;

текст РПЗ;

приложение и иллюстрация, если они помещены не в тексте;

список использованной литературы;

задание на проектирование.

Оформление листов пояснительной записки (текстовой части, титульного листа, таблиц, рисунков): текстовая часть записки (сам текст, написание формул, их нумерация, расшифровка, оглавление, список использованной литературы) производится в соответствии с вышеприведенными ГОСТами и подробно приводится учащимся на установочных лекциях по курсовому проектированию.

Графическая часть проекта выполняется карандашом на формате 24 в соответствии с требованиями ГОСТ 2.301-68* - ГОСТ 2.318-81 (общие правила выполнения чертежей).

Правила выполнения изделий машиностроения и приборостроения изложены в ГОСТ 2.401-68* - ГОСТ 2.427-75.

Чертежи общих видов изделий выполняются в соответствии с требованиями ГОСТ 2.118-73* - ГОСТ 2.120-73*.

Правила выполнения схем в стандартах ГОСТ 2.701-76* - ГОСТ 795- Указанные выше стандарты приведены в учебниках и справочниках по черчению, а также в отдельных официально издаваемых сборниках ЕСКД.

Оформление чертежей (листа, основной надписи, спецификации) подробно излагается преподавателем в период установочных занятий по курсовому проектированию.

Изображение и наименование элементов электрических схем должно соответствовать требованиям ЕСКД. Ввиду того, что большинство учебных пособий по курсу последнее время не переиздавалось, наименование элементов схем в них не соответствует ЕСКД.

Ниже приводятся наименования наиболее часто встречающихся элементов электрических схем (табл. 1).

Та б ли ца

БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ

наоборот Курсовой проект должен быть выслан в техникум строго по графику выполнения контрольных работ.

При нарушении требований к оформлению проект не проверяется или оценивается неудовлетворительно, поэтому учащиеся должны хорошо уяснить и законспектировать все требования по оформлению пояснительной записки и графической части проекта в период установочных занятий.

Учащийся, получив проект после проверки, обязан исправить все отмеченные ошибки и доработать проект согласно замечаниям преподавателя. В этом случае проект допускается к защите.

При защите учащийся должен остановиться на основных решениях, принятых в проекте, ответить на вопросы преподавателя. Он должен хорошо знать работу принципиальных схем, ориентироваться в вопросах, связанных с устройством, принципом действия всех элементов, используемых в проекте, уметь аргументировать принятые в проекте решения.

Окончательная оценка ставится по итогам защиты проекта.

2.ТЕМАТИКА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ

КУРСОВОГО ПРОЕКТА

По специальности ЭПП техникум готовит в основном специалистов для обслуживания металлургического производства, и тематика курсовых проектов относится, как правило, к предприятиям металлургического цикла. Выбор темы курсового проекта должен осуществляться учащимся с тем, чтобы эта тема была близка к производству, на котором он работает, и для возможности преемственности курсового и дипломного проектирования.

Ниже приведен перечень некоторых рекомендуемых тем:

Тема 1. Электропривод механизма передвижения моста мостового крана.

Тема 2. Электропривод механизма передвижения тележки мостового крана.

Тема 3. Электропривод механизма подъема мостового крана.

Тема 4. Электрооборудование конвейерной линии.

Тема 5. Электрооборудование механизмов УСТК КХП.

Тема 6. Электрооборудование коксовыталкивателя.

Тема 7. Электрооборудование механизмов обогатительной фабрики.

Тема 8. Электрооборудование агломашины.

Тема 9. Электрооборудование обжиговой машины.

Тема 10. Электрооборудование главного подъема доменной печи.

Тема 11. Электрооборудование лебедок конусов доменной печи.

Тема 12. Электрооборудование зондовых лебедок доменной печи.

Тема 13. Электрооборудование газоочистки.

Тема 14. Электрооборудование механизма наклона миксера.

Тема 15. Электрооборудование механизма качания кристаллизатора УНРС.

Тема 16. Электрооборудование механизма тянущей клети УНРС.

Тема 17. Электрооборудование вспомогательных механизмов УНРС.

Тема 18. Электрооборудование механизма поворота конвертера.

Тема 19. Электрооборудование главного привода прокатного стана.

Тема 20. Электрооборудование рольганга прокатного стана.

Тема 21. Электрооборудование манипулятора прокатного стана.

Тема 22. Электрооборудование нажимного устройства прокатного стана.

Тема 23. Электропривод намоточных устройств.

Тема 24. Электрооборудование одного из механизмов одноковшового экскаватора.

Тема 25. Электрооборудование металлорежущего станка.

Тема 26. Электрооборудование грузового лифта.

Вопросы, подлежащие рассмотрению в курсовом проекте, зависят от характера темы и определяются руководителем курсового проекта. Ниже приведен примерный перечень вопросов для типового задания на курсовой проект.

Введение.

1. Технологический процесс цеха, роль проектируемого механизма в технологическом процессе, требования к приводу.

2. Описание конструкции, кинематика механизма.

3. Выбор рода тока и величин напряжения.

4. Расчет и выбор мощности электродвигателя механизма.

5. Построение механической характеристики выбранного двигателя.

6. Расчет и выбор пусковых и регулировочных сопротивлений.

7. Выбор схемы управления, описание ее работы.

8. Выбор аппаратуры управления и защиты.

9. Расчет и выбор проводов и кабелей.

10. Вопросы монтажа и эксплуатации электрооборудования.

11. Вопросы техники безопасности при эксплуатации и ремонте электрооборудования.

12. Специальный вопрос проекта.

Лист 1. Принципиальная схема управления приводом механизма.

Лист 2. Принципиальные схемы, временные диаграммы к спецвопросу.

(Может быть замена конструктивным чертежом механизма).

2.3 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ОТДЕЛЬНЫХ

ВОПРОСОВ ЗАДАНИЯ

современный уровень и перспективы развития данной отрасли производства в свете решений правительства, современный уровень и перспективы развития электроприводов и привода проектируемого механизма.

2.3.2. Технологический процесс цеха, роль проектируемого механизма в технологическом процессе, требования к приводу При решении этих вопросов необходимо остановиться на технологии производства, для которого проектируется электрооборудование механизма, описать работу технологической схемы цеха в целом, дать анализ продукции, выпускаемой цехом. Привести технологическую схему. Необходимо определить место установки проектируемого механизма, его роль в технологической линии, загруженность механизма, требования к электроприводу с точки зрения регулирования скорости, продолжительности включения, возможных перегрузок, точности остановки, плавности пуска, требуемых характеристик и т.п.

Например, для привода крана характерным является повторнократковременный режим работы, необходимость регулирования скорости, значительные перегрузки, частое реверсирование электрическое торможение, значительные вибрации, толчки, частые пуски, в том числе пуски под нагрузкой.

Однако требования к приводу могут быть различны в зависимости от роли крана в технологическом процессе. Если от производительности крана зависит производительность цеха в целом, то к его приводу предъявляются самые жестокие требования. Если же кран выполняет вспомогательные, ремонтные операции, то к его приводу таких жестких требований не предъявляется.

предъявляется ряд требований, основными из которых являются надежность и бесперебойность работы, возможность полной автоматизации процесса загрузки печи.

К приводам основных механизмов конвертерного цеха (миксер, конвертер, сталевоз, машина непрерывного литья заготовок и т.п.) предъявляется целый ряд специфических требований ввиду работы механизмов с жидким металлом.

Это 100-процентное резервирование приводов, плавность разгона и остановки, широкие пределы и точность регулирования скорости, остановка механизмов в заданных позициях с высокой точностью, равномерность распределения нагрузки между двигателями и т.п.

Приводы большинства механизмов, прокатных станов должны иметь широкий диапазон регулирования скорости, минимально возможный момент инерции с таким расчетом, чтобы обеспечить минимальное время переходных процессов, так как механизмы прокатного стана работают постоянно в производительность стана. Привод должен обеспечить возможность значительных перегрузок по току и моменту, а для ряда приводов (манипуляторы, нажимные устройства) экскаваторную характеристику. Кроме того, в зависимости от механизма, предъявляется ряд других специфических требований.

Текстовый материал по данному вопросу необходимо дополнять вкладышами со схемами и чертежами, отражающими технологическую цепь цеха, циклограмму работы механизма (то есть продолжительность операции, величины токов, моментов и скорости во времени).

2.3.3. Описание конструкции. Кинематика механизма При рассмотрении данного вопроса необходимо привести краткое описание конструкции механизма, связав текстовый материал с графической частью проекта. При возможности использования различных кинематических схем для привода механизма необходимо выбрать наиболее рациональную.

Кинематическую схему необходимо начертить на вкладыше и описать ее.

При разработке данного раздела следует учитывать, что правильный выбор рода тока и величины напряжения для привода механизмов обеспечивает наиболее высокую производительность и экономичность работы электрооборудования.

Для правильного решения этого вопроса необходимо хорошо изучить режимы работы механизма (пункт 2.3.2.): частоту включений, регулирование скорости, реверсирование; ориентировочно представлять величину мощности двигателя.

При выборе рода тока необходимо сравнивать по преимуществам и недостаткам двигатели постоянного и переменного тока и для проектируемого механизма прийти к решению, какой из видов привода будет более целесообразен.

При этом следует помнить, что двигатели постоянного тока способны дать все требуемые технологией характеристики, обеспечивают при применении тиристорных преобразователей пределы регулирования скорости 1 : 150 и более, имеют значительные преимущества для приводов с ударной нагрузкой, с экскаваторными характеристиками, при автоматическом регулировании скорости в зависимости от нагрузки.

Однако они имеют коммутационные ограничения по максимальной частоте вращения, при их использовании возникает потребность в специальных преобразовательных установках, они значительно дороже двигателей переменного тока, имеют большие габариты и вес, более сложны в эксплуатации.

Двигатели переменного тока не имеют коммутационных ограничений и некоторые режимы обеспечивают лучше, чем двигатели постоянного тока. Так, асинхронные двигатели могут дать более эффективное динамическое торможение в одну ступень с небольшим начальным ударным моментом и позволяют получить плавный бесступенчатый пуск несложным способом.

Двигатели переменного тока обладают существенными экономическими достоинствами. Поэтому выбор двигателей постоянного, а не переменного тока приводит к возрастанию как капитальных затрат, так и эксплуатационных расходов и может быть признан правильным, когда с помощью двигателей постоянного тока невозможно обеспечить необходимые технологические характеристики привода.

Выбор рода тока играет большую роль и для аппаратуры управления.

Аппараты постоянного тока более просты и надежны, поэтому при использовании привода на переменном токе часто используют аппаратуру управления на постоянном токе.

При выборе рода тока необходимо сразу решать вопросы выбора системы управления. С учетом требований к регулированию скорости может быть выбрана релейно-контакторная система управления; система Г – Д или ТП – Д для двигателей постоянного тока или система ТПЧ – Д для асинхронных двигателей.

Выбор питающего напряжения зависит от ориентировочной мощности двигателя, а также определяется общими условиями электроснабжения предприятия в целом.

Для питания электроприводов постоянного тока применяют напряжение 220, 440, 750 и 1400 В. Для сетей переменного тока до 1000 В номинальным напряжением являются 220/127, 380/220, 660/380 В. Для сетей переменного тока выше 1000 В номинальными напряжениями являются 3, 6, 10 кВ.

2.3.5. Расчет и выбор электродвигателя механизма Правильный выбор мощности электродвигателя имеет большое значение, так как при этом обеспечиваются минимальные затраты, минимальные потери электроэнергии при эксплуатации, высокая производительность и надежность работы машины. Занижение мощности двигателя вызывает его перегрев при работе, преждевременный выход из строя, а следовательно, простои и аварии.

Завышение мощности ухудшает энергетические показатели двигателя:

снижается к.п.д.; у асинхронных двигателей снижается коэффициент мощности, cos, увеличиваются капитальные затраты и эксплуатационные расходы.

Расчет мощности двигателей зависит от режима его работы, поэтому, согласно пункту 2.3.2., четко должен быть определен режим работы механизма:

длительный с постоянной нагрузкой, повторно-кратковременный или кратковременный.

Определение мощности двигателей, работающих в длительном режиме с постоянной нагрузкой, непосредственно по формулам, исходя из технологических показателей механизма.

где Q– Н – дифференциальный напор, м;

– плотность перекачиваемой жидкости, кг/м 3;

K з – коэффициент запаса (для двигателей мощностью до 50 кВт принимаем равным 1,2; при мощности 50 – 350 кВт – 1,1).

– к.п.д. насоса (для поршневых насосов принимается равным 0,7 – 0,9; для центробежных насосов с давлением до 0,4·10 5 Па – 0,450,6; с давлением выше 0,4·105 Па – 0,450,75);

пер – к.п.д. передачи (при непосредственном соединении валов двигателя и насоса пер =1).

Дифференциальный напор жидкости складывается из трех составляющих:

где hв – высота всасывания, м;

hн – высота нагнетания, м;

hп – высота, соответствующая потерям напора в системе, м.

Центробежные компрессоры:

где K з – коэффициент запаса (1,051,15);

Q – производительность компрессоров, м 3/с;

атмосферного воздуха до давления Р2, Дж/м3;

, – к.п.д. соответственно передачи и компрессора.

Изотермическая и адиабатическая работы могут быть определены по таблице 2.

Вентиляторы:

где K з – коэффициент запаса (1,21,5);

Q – производительность вентиляторов, м3/с;

H – напор вентилятора, Па;

, – к.п.д. соответственно передачи и вентилятора (0,50,85 – для осевых, 0,40,7 – для центробежных).

Ленточный конвейер:

где K з – коэффициент запаса (1,11,25);

Q – производительность конвейера, м 3/с;

L – длина конвейера, м;

H – высота подъема, м;

м – к.п.д. механизма, равный 0,750,85;

С– опытный коэффициент, зависящий от вида конвейера, его производительности и длины (принимается по таблицам).

Для двигателей, работающих с переменной нагрузкой или в повторнократковременном режиме, расчет мощности можно подразделить на 3 этапа:

предварительный выбор двигателя на основании нагрузочной определяются статические моменты для всех режимов работы привода, определяются среднеквадратичный статический момент и мощность двигателя. двигатель выбирается по каталогу с запасом с учетом данных выбранного двигателя строится нагрузочная диаграмма с учетом пусковых и тормозных режимов работы, определяется эквивалентный момент и осуществляется проверка осуществляется проверка двигателя на перегрузочную способность.

асинхронные двигатели:

двигатели постоянного тока:

где – соответственно номинальные значения момента и тока двигателя;

М max, I max – соответственно коэффициенты перегрузки по моменту и току (каталожные данные двигателя).

Для обеспечения надежного пуска необходимо, чтобы минимальный сопротивления:

Если выбранный двигатель при проверке не подходит по мощности, то по каталогу выбирается другой, ближайший по мощности двигатель и вновь проверяется.

Рассмотрим для примера порядок расчета мощности двигателя, механизм подъема металлургического крана.

Исходными данными для расчета мощности двигателя механизма подъема являются:

Gг – грузоподъемность крана, Н;

G0 – вес грузозахватного устройства, Н;

D – диаметр барабана подъемной лебедки, м;

i – передаточное число редуктора с учетом кратности палиспаста;

– к.п.д. подъемного механизма;

v – скорость подъема груза, м/с;

ПВр – продолжительность включения, %.

Цикл работы механизма подъема крана состоит из следующих операций:

подъем груза, опускание груза, подъем грузозахватного устройства, опускание грузозахватного устройства.

Для предварительного выбора двигателя определяются статические моменты сопротивления.

При подъеме груза:

При опускании груза:

Значение к.п.д. при спуске принимается равным соответствующим значениям к.п.д. при подъеме.

При подъеме грузозахватного устройства:

где 0 – к.п.д. механизма при подъеме и спуске грузозахватного устройства, определяется по кривым в зависимости от коэффициента загрузки:

При спуске грузозахватного устройства:

Эквивалентный статический момент:

Так как фактическая (расчетная) продолжительность включения отличается от каталожной, производится пересчет эквивалентного момента на ближайшую стандартную продолжительность включения. Стандартные значения ПВст = 15, 25, 40 и 60 %.

Далее следует определить требуемую частоту вращения и эквивалентную статическую мощность двигателя.

Пользуясь каталогом, по частоте вращения и принятому значению ПВст выбираете двигатель с ближайшей большей стандартной мощностью.

Предварительно выбранный двигатель следует проверить по условиям нагрева, то есть построить уточненную нагрузочную диаграмму с учетом пусковых и тормозных режимов.

Для этого определяется средний пусковой момент двигателя:

где М – номинальный момент выбранного двигателя.

Определяется маховый момент, приведенный к валу двигателя при наличии и отсутствии груза:

где G D 2 – маховый момент двигателя (каталожные данные), Н м.

Определяется время пуска для каждого из видов работы:

Временем торможения при подъеме груза можно пренебречь, поэтому время торможения следует определять лишь для спуска груза. Допускаемое ускорение при торможении механизма принимается:

и время торможения определяется:

Время устанавливающегося движения определяется из уточненной нагрузочной диаграммы:

где t – время одного цикла, с.

Эквивалентный момент определится:

где – коэффициент, учитывающий ухудшение охлаждения двигателя с самовентиляцией при пуске и торможении за счет пониженного значения средней скорости.

Коэффициент имеет следующие значения:

для открытых и защищенных двигателей: 0,62 0,68;

для закрытых обдуваемых двигателей: 0,65 0,75;

для закрытых двигателей: 0,85 0,9.

Эквивалентный момент пересчитывается на стандартное ПВ и сравнивается с номинальным моментом.

Двигатель удовлетворяет условиям нагрева при:

Проверка на перегрузочную способность производиться исходя из максимального статического момента:

где – допускаемая перегрузочная способность двигателя (каталожная величина).

К = 1,15 – коэффициент, учитывающий возможное снижение напряжения сети.

Аналогично производится расчет мощности двигателей любых механизмов, работающих в повторно-кратковременном режиме.

Основные отличия расчета мощности механизмов вызваны различием технологического процесса, различными нагрузочными диаграммами привода, особенностями определения моментов.

Рассмотрим для примера порядок расчета мощности механизма подъема экскаватора.

Исходными данными расчета являются: максимальное усиление на блоке – Fmax; скорость подъема ковша – v; к.п.д. механизма подъема – ; диаметр барабана Dб; общее передаточное число редуктора – i; вес ковша – Gк; вес груза – Gг; вес рукоятки – Gp; суммарный маховый момент – GD2 ; коэффициент нагрузки – К.

Порядок расчета:

Необходимая мощность электродвигателя:

Номинальная частота вращения двигателя:

По полученным значениям мощности и скорости по каталогу выбирается двигатель с ближайшей большей мощностью (ПВ = 75%), определяется его номинальный и максимальный момент.

Для проверки двигателя по условиям нагрева определяются моменты при различных режимах работы:

Момент двигателя при опускании и удержании груженого ковша:

Момент двигателя при копании:

где М max – максимальный момент двигателя (по каталогу), Нм;

Момент двигателя при расчетной нагрузке:

Далее определяется время, соответствующее режимам работы:

Время копания:

где h – высота уступа, м.

Время разгона скорости двигателя до скорости копания:

где GD2 – суммарный маховый момент, приведенный к валу двигателя с учетом махового момента самого двигателя, Н·м2;

Время опускания груженого ковша:

где – высота ковша при разгрузке, м;

Время удержания ковша при повороте на выгрузку:

где t – полное время поворота экскаватора на выгрузку, с;

Время торможения двигателя при отпускании порожнего ковша:

где n – набольшая частота вращения при ослабленном поле двигателя, об/мин.

порожнего ковша.

Далее определяется время установившегося движения, эквивалентный момент, который сравнивается с номинальным моментом двигателя.

Из приведенного порядка расчета видно, что для успешного расчета и решения задач по выбору мощности двигателя экскаватора необходимо, кроме основных расчетных данных, иметь осциллограмму работы механизмов экскаватора, знать затраты времени на основные операции.

При расчете мощностей двигателей вспомогательных механизмов прокатного стана, как правило, осуществляется не выбор, а поверка одного или нескольких наиболее подходящих для данного привода двигателей.

Пример: Для привода ножниц блюминга осуществить проверку двигателя типа П24-155-8 с параметрами: номинальная мощность P = 3200 кВт, номинальная скорость вращения n = 26 об/мин., напряжение U = 750 В, перегрузочная способность = 2,5, маховый момент GD 2 = 2500 кН·м 2.

Исходные данные для расчета:

Момент холостого хода M Средний момент резанья М Угол поворота вала кривошипа при резанье Приведенный маховый момент механизма с муфтой GD2 6250 кН·м 2.

Время цикла – 7,5 с.

Определяем рабочие моменты и скорости двигателя:

номинальный момент двигателя:

тормозной момент двигателя:

пусковой момент двигателя:

момент восстановления скорости после реза:

просадка частоты вращения после реза:

Суммарный маховый момент привода:

Определяем времена и соответствующие им углы поворота в переходных процессах.

Определяем время пуска:

Определяем угол поворота вала кривошипа за время пуска:

Определяем работу, затрачиваемую на рез:

Определяем изменение кинетической энергии при резе:

где М Определяем угловую скорость кривошипа в конце реза (критическую):

Средняя угловая скорость кривошипа в период реза:

Время реза:

Ускорение при восстановлении скорости:

Время восстановления скорости:

Угол поворота вала кривошипа за время торможения:

Ускорение замедления при торможении:

Время торможения:

Угол поворота вала кривошипа за время торможения:

Угол поворота вала кривошипа за время установившегося движения:

Время работы на установившейся скорости:

Определяем эквивалентный момент:

По результатам расчета получено, что двигатель загрузки по нагреву на 100 83%, следовательно, двигатель подходит для данного привода.

После определения мощности двигателя необходимо произвести выбор двигателя по каталогу. В каталогах указывается мощность двигателя для стандартных значений ПВ, поэтому перед выбором необходимо рассчитать мощность на каталожную ПВ:

где Р - мощность двигателя при расчетной продолжительности включения соответствующей номинальной продолжительности включения ПВ.

Пересчет мощности двигателя ведется на ближайшую стандартную ПВ.

При выборе двигателя по каталогу, кроме расчетной мощности необходимо учитывать:

Число оборотов двигателя. При выборе электродвигателей следует стремиться к тому, чтобы число их оборотов совпадало с числом оборотов механизма, что обеспечит наиболее компактное соединение и позволит избежать потерь мощности в механических передачах.

Следует помнить, что при одинаковой мощности электродвигателей с большим числом оборотов имеют меньший вес, габариты и стоимость. А также большие значения к.п.д. и коэффициента мощности.

Температура окружающей среды. Мощность двигателей в каталоге дана для температуры окружающей среды 35 С.

При увеличении температуры окружающей среды мощность двигателей падает: при 40 С на 5%, при 45 С на 12,5%, при 50oС на 50%.

Поэтому при выборе мощности двигателей, особенно для горячих цехов, учет температуры окружающей среды обязателен.

По каталогам выбирается стандартный электродвигатель постоянного или переменного тока (в зависимости от выбора рода тока) с ближайшей большей мощностью. Значительное завышение мощности электродвигателя приводит к неоправданным дополнительным затратам, а асинхронные двигатели при недогрузке имеют более низкий коэффициент полезного действия.

(нерегулируемый привод значительной мощности, работающий в длительном режиме), им следует отдавать безусловное предпочтение. Применение синхронных двигателей обеспечивает естественную компенсацию реактивной мощности. Если наряду с задачами привода механизма синхронный двигатель.

Работающий с перевозбуждением, служит для повышения cos цеха, то допускается его работа со значительной недогрузкой.

2.3.6. Построение механической характеристики выбранного Двигатель параллельного (независимого) возбуждения Механическая характеристика для любого двигателя постоянного тока описывается уравнением:

где U н – напряжение якорной цепи, В;

– конструктивный коэффициент электромашины;

Rя – сопротивление якорной цепи, Ом;

Rp – дополнительное сопротивление, включенное в цепь якоря, Ом;

М с – статический момент двигателя, Н·м;

Первая часть уравнения определяет скорость идеального холостого хода:

Вторая часть уравнения определяет уменьшение скорости в зависимости от нагрузки двигателя:

Уравнение выражает прямую линию, которая может быть построена по двум точкам. Такими точками обычно являются точка идеального холостого хода ( 0, М 0 ) и точка заданного статического момента ( с, М М с ).

Пример 1.Двигатель ДП 41. мощность 22кВт, с U = 220 В, n = об/мин, I = 114 А, R = 0,072 Ом, R = 70 Ом, работает на естественной характеристику. Определить ток двигателя при работе с заданным моментом.

Решение:

Производим пересчет сопротивлений на нагретое состояние обмоток:

где 1,32 – коэффициент приведения сопротивления обмоток к нагретому состоянию для машин средней мощности (в каталогах задаются сопротивления обмоток для температуры 20 С ).

Номинальный ток возбуждения:

Номинальный ток якоря:

Номинальное сопротивление:

Номинальная скорость двигателя:

Скорость идеального холостого хода:

Номинальный электромагнитный момент:

Скорость при заданном статическом моменте:

рад/с.

строим естественную механическую характеристику.

Ток якоря при заданном статическом моменте определяется исходя из скоростной характеристики двигателя:

Построение искусственных механических характеристик:

а) при регулировании скорости изменением сопротивления в цепи якоря характеристика строится аналогично, с учетом, что сопротивление якорной цепи:

где R – величина добавочного сопротивления в нагретом состоянии;

б) при регулировании скорости изменением напряжения питающей сети характеристика строится аналогично при различных условиях U ;

в) при регулировании скорости с помощью ослабления магнитного поля.

Рассмотрим построение механической характеристики по приведенному выше примеру. Если с помощью ослабления магнитного потока скорость двигателя нужно довести до n 2000 об/мин., при том же статическом моменте.

Определяем коэффициент ослабления магнитного потока.

Скорость двигателя при ослабленном потоке:

Уравнение механической характеристики:

Второй корень отброшен, так как он дает очень большое, практически неприемлемое ослабление магнитного потока.

Скорость идеального холостого хода при ослабленном поле:

Таким образом, по двум точкам ( = 220 рад/с, М = 0 и = 209 рад/с, М = 134,7 Нм) строим характеристику.

Ток в якорной цепи при том же статическом моменте и ослабленном поле определяется:

То есть при статическом моменте, составляющем 70% от номинального, двигатель будет иметь номинальную нагрузку.

Двигатель последовательного возбуждения Скоростные и механические характеристики двигателя последовательного возбуждения не могут быть выражены аналитически, поэтому в каталогах этих двигателей даются опытные зависимости M f I выражены в относительных единицах, то можно построить универсальные характеристики для данной серии двигателей. Такие характеристики для двигателей серии МП, ДП, Д приведены в литературе (раздел 3.5).

Для примера произведем расчет естественной и искусственной характеристик при заданном внешнем сопротивлении.

Пример 2. Для двигателя ДП 41 последовательного возбуждения (23кВт, 970 об/мин., I 124 А, R 0,072 Ом, R 0,053 Ом) построить естественную и искусственную механические характеристики при r Номинальное сопротивление двигателя:

Внутреннее сопротивление двигателя:

Пользуясь универсальными характеристиками, строим естественную механическую характеристику. Для этого задаемся токами I и для каждого значения находим М, n (графа 1,2,3 табл. 3).

Умножая на I, М, n, находим абсолютные значения тока, момента, частоты вращения (графа 4,5,6 табл. 3) По данным таблицы (графа 5,6) строим естественную механическую характеристику n f М.

В графе 7 приведены значения э.д.с. E на естественной характеристике, вычисленные по формуле:

В графе 8 приведены значения э.д.с. Е на искусственной характеристике, вычисленные по формуле:

Так как э.д.с. определены для одних и тех же токов, то потоки равны:

Вычисленные значения n занесены в графу 9.

По графам 5 и 9 строится искусственная характеристика n f М при заданном внешнем сопротивлении.

Асинхронный двигатель с фазным ротором Построение механической характеристики асинхронного двигателя можно осуществить исходя из упрощенного выражения механической характеристики:

где М к – максимальный (или критический) момент двигателя, Н·м;

Sк – скольжение двигателя при критическом моменте;

S – текущее значение скольжения двигателя.

Расчет проще вести в относительных единицах, а при построении характеристики перейти к абсолютным.

Пример 3. Для асинхронного двигателя с фазным ротором построить естественную и искусственную механические характеристики f M при R 0,15.

Данные двигателя: МТМ712-10, U = 380 В, Р = 100 кВт, n = Построение естественной характеристики производим по приближенной формуле Клосса:

определяем номинальное скольжение:

Критическое скольжение:

Задаваясь различными значениями S, определяем момент и скорость двигателя n =1 - S в относительных единицах (графы 1, 2, 3 табл. 4).

Определяем номинальный момент двигателя:

Находим момент и скорость в абсолютных величинах (графа 4,5 таблицы 4).

По полученным данным графы 4,5 таблицы строим естественную характеристику двигателя n = M(f).

Для построения искусственной характеристики примем Определим номинальное сопротивление ротора:

тогда При относительном сопротивлении R 0, Критическое скольжение на искусственной характеристике:

Искусственную характеристику можно построить, если для каждого значения момента, взятого из табл. 4, определить Sн и nн.

Например, для момента М = 2,24 Sн= Sе6,9 = 0,05856,9 = 0,404.

После определения Sн, nн nн (графа 6,7,8) строится искусственная характеристика nн = M(f) (графа 2,8 таблицы 4).

Знак минус в выражении скорости показывает, что двигатель переходит в режим противовключения.

Расчет механической характеристики двигателя по упрощенной формуле Клосса дает удовлетворительные результаты в рабочей части характеристик.

При необходимости построения полной механической характеристики с учетом всех режимов работы двигателя нужно использовать точную формулу зависимости момента от скольжения:

где rc, xc – внутреннее активное и индуктивное сопротивление обмотки rc', xc' – приведенное внутреннее активное и индуктивное сопротивление 2.3.7. Расчет и выбор пусковых и регулировочных сопротивлений Для определения числа ступеней пускового реостата при контакторном управлении и полной нагрузке может быть рекомендована следующая таблица:

При выборе сопротивлений обязателен расчет ступеней путевого реостата и выбор ящика сопротивлений. Выбор ящика сопротивлений осуществляется исходя из допустимого тока и полного сопротивления ящика. Разбивка по ступеням выполняется согласно данным расчета. Весьма часто сопротивления рассчитываются для определенного пускового устройства с фиксированным числом ступеней.

Пример 4. Для двигателя параллельного возбуждения (пример 1) рассчитать ступени пускового реостата при условии, что статический момент сопротивления при пуске Мс = 0,7.

По данным примера 1 номинальный ток возбуждения Iв.н. = 2,4 А, номинальный ток якоря Iя = 111,6 А. Номинальное сопротивление якоря Rн = 1,97 Ом, rд = 0,0482. Статический ток якоря при Мс = 0,7 Iя.с = 78 А.

Поскольку пуск нормальный, задаемся током переключения на 25% больше тока статического.

Согласно таблице 5 принимаем 3 ступени сопротивления, тогда оттуда 1= 2 = 0,8742,2 = 1,92.

Полное сопротивление якоря при пуске определяется по формуле:

Сопротивление остальных ступеней:

Сопротивление секций:

Сопротивление секций в Омах:

Всего: R1 = 1,022 Ом.

что соответствует точности расчетов.

При расчете сопротивлений для двигателя последовательного возбуждения нужно задаться двумя из трех следующих величин: M1 или I1, M или I2, числом ступеней z. Число ступеней обычно определяется применяемым пусковым устройством или по данным таблицы 3.

Пример 5. Для двигателя ДП-41 (согласно примеру 2) рассчитать пусковые сопротивления, пуск форсированный Мст = 0,8.

По данным таблицы 5 выбираем число ступеней пускового реостата для двигателя мощностью 23 кВт, z = 2.

По данным таблицы 3 строим естественную скоростную характеристику двигателя (рис. 1).

Расчет производится графо-аналитическим способом.

Принимаем величину максимального пускового момента М1 = 2,5; числу соответствует ток 1 = 2,09 или I1 = 2,09124 = 260 А, по характеристике скорость двигателя составит ne1 = 700 об/мин. Зададимся током переключения I2 = 150 А.

При этом токе ne2 = 880 об/мин.

Сопротивление на первой пусковой характеристике:

Определяем скорость переключения n1.2, которая соответствует начальной скорости на второй ступени (при токе I1).

Внешнее сопротивление на первой ступени:

Определяем внешнее сопротивление второй ступени:

Полное сопротивление на второй ступени:

Скорость переключения должна соответствовать скорости двигателя на естественной характеристике:

что практически соответствует ne1 = 700 об/мин.

Если n22 оказалась больше, чем ne1, то I2 нужно уменьшить и произвести расчет вновь, добиваясь того, чтобы n22 сделать равной ne1. Если n22 оказалась меньше ne1, то ток I2 нужно увеличить.

Расчет и выбор сопротивлений для асинхронного двигателя с фазным ротором может осуществляться графическим и аналитическим методами.

Для примера рассмотрим аналитический метод расчета.

асинхронного двигателя с фазным ротором МТН 712-10 согласно примеру 3.

Согласно таблице 5 при мощности двигателя 100кВт выбираем 5 ступеней сопротивлений.

Приняв для форсированного режима пуска величину пикового момента определяем отношение пикового момента к переключающему:

Величину переключающего момента получим из соотношения:

Определим внутреннее сопротивление ротора:

Полные сопротивления в цепи ротора для каждой ступени ускорения:

Сопротивления отдельных секций пускового реостата определяем из выражений:

2.3.8. Выбор схемы управления, описание ее работы Выбор схемы управления осуществляется исходя из требований, предъявляемых к данной схеме. Необходимо четко представлять технологию производства и требования к электроприводу, вытекающие из технологического процесса; возможные режимы работы привода.

Как правило, схема управления выбирается из числа типовых схем, поэтому при выборе схемы необходимо сравнить, как минимум, две типовые схемы, которые можно было бы применять для данного привода, определить преимущества и недостатки каждой из них и выбрать более рациональную.

необходимые изменения в типовые схемы, вызванные особенностями эксплуатации механизма.

При описании работы схемы необходимо раскрыть следующие вопросы:

защиты и блокировки в схеме, функции, выполняемые схемой управления, запуск системы и работа ее в двигательном режиме; торможение; виды сигнализации.

Описание работы схемы должно быть сжатым и ясным, слишком подробного описания работы схемы не требуется. Однако для успешной защиты курсового проекта нужно твердо знать все возможные режимы работы схемы, назначение каждого элемента, отдельных узлов.

Выбор аппаратуры управления осуществляется исходя из условий места установки и режима работы аппаратов.

По исполнению аппараты делятся на открытые, защищенные, закрытые пыленепроницаемые, маслонаполненные, взрывозащищенные.

Аппараты управления предназначаются для работы в продолжительном, кратковременном, повторно-кратковременном режимах.

Выбор аппаратуры управления и защиты производится согласно принятой схеме управления, то есть каждый аппарат, используемый в схеме, должен быть выбран по каталогу.

а) Выбор контакторов, магнитных пускателей Выбор контакторов и магнитных пускателей осуществляется исходя из величины тока главных контактов (ток статора или ротора двигателя переменного тока, ток якоря или обмотки возбуждения двигателя постоянного тока); по роду тока и напряжению катушки, по числу главных и вспомогательных контактов; по числу допускаемых включений в час.

Все реле можно подразделить на две большие группы: реле защиты и реле автоматики.

К реле защиты относятся максимальные и тепловые токовые реле, реле минимального тока (контроль тока возбуждения, контроль тока в тормозных электромагнитах и т.п.), реле минимального напряжения, реле повышения напряжения и реле э.д.с.

Уставка тока срабатывания максимальных реле принимается на 20 30% больше пускового тока.

Для асинхронных двигателей с фазным ротором или для двигателей постоянного тока уставка максимального реле может быть определена по формуле:

Тепловые реле и нагревательные элементы выбираются исходя из номинального тока двигателя:

минимально допустимым током возбуждения:

соответствовать 65% номинального напряжения сети:

В качестве реле высокого напряжения и реле э.д.с. обычно выбираются типовые реле (с напряжением катушки, равным напряжению сети), а их настройка осуществляется с помощью последовательно включенных резисторов.

При выборе реле автоматики необходимо учитывать напряжение катушки, число контактов, необходимых в схеме, для реле времени – величину выдержек времени.

Выбор аппаратуры управления следует свести в таблицу.

ВЫБОР АППАРАТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ

Обознач з* - замыкающий контакт;

р* - размыкающий контакт.

выключателей – осуществляется исходя из величины номинального напряжения и тока вставки, теплового или электромагнитного расцепителя.

Выбор контроллеров, путевых и конечных выключателей осуществляется исходя из величины коммутируемого тока, необходимого количества цепей коммутации.

Мощность и величина сопротивлений резисторов определяется расчетом в зависимости от места их использования.

Расчет проводов и кабелей для питания низковольтных электродвигателей осуществляется по нагреву из условия:

При значительной длине кабеля осуществляется проверка по потере напряжения.

При рассмотрении тем 1, 2, 3 необходимо выбрать не только провода, питающие двигатель, но и главные контактные провода – троллеи, проложенные вдоль подкрановых путей.

Для крановой сети характерен повторно-кратковременный режим работы.

В связи с этим выбор троллеев, проводов и кабелей на нагрев осуществляется по эквивалентной силе тока.

Приближенно для групп асинхронных двигателей крановых механизмов расчетный ток определяется по следующей формуле:

Для группы электродвигателей постоянного тока:

где Рр – расчетная мощность группы электродвигателей, кВт;

– усредненный группы двигателей (при расчетах принимаем 0, cos – усредненный коэффициент мощности группы двигателей (при Расчетная мощность зависит от режима работы крановых механизмов и может быть определена по формуле:

где установленная мощность 3 наибольших двигателей в группе, Численные значения коэффициентов Ки и с приведены в таблице 7.

Мартеновские, конвертерные цехи и миксерные отделения (заливочные, разливочные и завалочные краны) отделения мартеновских цехов Сечения троллеев или питающих кабелей выбираются из условия:

На допустимую потерю напряжения крановую сеть, питающую группу определяется при пуске наибольшего двигателя, если остальные двигатели работают в нормальном режиме:

Допускаемая потеря напряжения в крановой сети при протекании следующим образом:

главные контактные провода 3 4%;

магистраль до контактных проводов 4 5% ;

сеть в пределах крана 1 3%.

В качестве крановых троллеев обычно используются стальные уголки, определяется:

для группы асинхронных двигателей;

для двигателей постоянного тока, R удельное активное сопротивление троллеев, Ом/м;

где x удельное реактивное сопротивление троллеев, Ом/м;

Если U превышает допустимую потерю напряжения, то выбирается следующее большое стандартное сечение троллеев и вновь делается проверка на потерю напряжения.

В этом вопросе необходимо остановиться на компоновке оборудования, выбрать наиболее рациональные решения по размещению оборудования на панелях управления, по расположению панелей, подобрать наиболее рациональную схему питания.

Текстовый материал дополняется чертежами. В отдельных случаях, по согласованию с руководителем, второй лист графической части может быть заменен монтажной схемой. Кроме того, следует остановиться на необходимых испытаниях, предусмотренных «Правилами устройств электроустановок» при включении электрооборудования в работу; на вопросах настройки отдельных элементов схемы, произвести расчет настроечных резисторов; определить порядок подачи напряжения и включения электрооборудования в работу.

В этом же разделе необходимо остановиться на наиболее часто встречающихся неисправностях в схеме управления, способах их устранения, на организации ремонтов электрооборудования и текущей его эксплуатации.

2.3.12. Вопросы техники безопасности при эксплуатации При выборе схем управления следует обратить особое внимание на обеспечение безопасной работы привода. Схема управления должна иметь необходимые защиты и блокировки для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации электрооборудования.

В схеме также должны быть предусмотрены необходимые виды световой и звуковой сигнализации об аварийных режимах работы.

Мероприятия, обеспечивающие безопасность работ при эксплуатации и ремонтах электрооборудования, должны конкретно относиться к проектируемому оборудованию, быть четко сформулированы.

Спецвопрос курсового проекта выдается каждому учащемуся индивидуально. При достаточно сложных темах проекта, когда привод механизма осуществляется по системе ТП Д, спецвопрос может отсутствовать.

В тех случаях, когда привод механизма может быть осуществлен асинхронными двигателями или двигателями постоянного тока с релейноконтакторным управлением, в качестве специального вопроса должны включаться вопросы, связанные с работой тиристорных преобразователей, СИФУ, систем автоматического регулирования.

оборудованию цеха, в котором работает учащийся-заочник.

Возможные спецвопросы:

а) работа различных схем регулируемых выпрямителей на активную, индуктивную, активно-индуктивную нагрузки;

б) реверсивный ТП, способы управления группами;

в) система раздельного управления ТП, назначение элементов системы, их схемное решение;

г) система импульсно-фазового управления, назначение элементов, схемные решения;

д) работа ТП в режиме выпрямителя и инвертора, ограничение углов регулирования;

е) принципы построения системы УБСР, регуляторы, измерители, датчики;

ж) практическое определение параметров якорной цепи двигателя;

з) контуры ток, скорости, э.д.с., определение передаточных функций регуляторов, опытная настройка контуров;

и) преобразователи частоты для привода;

к) преобразователи частоты в нагревательных установках.

При выполнении спецвопроса учащиеся должны подробно разобраться с физическими основами, схемными решениями отдельных узлов и элементов, привести необходимые схемы, графики, диаграммы. Ответить на контрольные вопросы при защите курсового проекта.

ЛИТЕРАТУРА

1. Агроник С.Т. Электрическое оборудование доменных цехов. М.:

Металлургия, 1966.

2. Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник. М.: Энергоатомиз-дат, 1981.

3. Афанасьев В.Д. Автоматизированный электропривод в прокатном производстве. М.: Металлургия, 1977.

4. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. М.:

Энергия, 1977.

5. Долин П.А. Справочник по технике безопасности. М.: Энергоиздат, 1982.

6. Жукова Г.А., Жуков В.П. Курсовое и дипломное проектирование по низковольтным электрическим аппаратам. М.: Высшая школа, 1987.

7. Зимин Е.Н., Преображенский В.И., Чувашов И.И. Электрооборудование промышленных предприятий и установок. М.: Энергоиздат, 1981.

8. Зюзин А.Ф., Поконов Н.В., Антонов И.В. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок. М.:

Высшая школа, 1986.

9. Иванченко Ф.К., Павленко Б.А. Механическое оборудование сталеплавильных цехов. М.: Металлургия, 1966.

10. Камнев В.Н. Чтение схем и чертежей электроустановок. М.: Выс-шая школа, 1986.

11. Камышёв А.Г. Мостовые электрические краны. М.: Металлургиз-дат, 1962.

12. Карпов Ф.Ф., Козлов В.Н. Справочник по расчету проводов и кабелей. М.: Энергия, 1969.

13. Князевский Б.А., Чекалин Н.А. Техника безопасности и противопожарная техника в электроустановках М.: Энергия, 1973.

14. Крановое электрооборудование. Справочник. /Под общей редак-цией Рабиновича А.А. М.: Энергия, 1979.

15. Липкин Б.Ю. Электрооборудование промышленных предприятий. М.:

Высшая школа, 1972.

16. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. М.: Высшая школа, 1990.

17. Машины и агрегаты металлургических заводов. М.: Металлургия, 1988.

18. Парницкий А.Б., Шабашов А.П. Мостовые краны общего назначения. М.: Машгиз, 1961.

19. Положение о планово-предупредительном ремонте электрооборудования.

20. Правила устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 1986.

Гл. 1.3.

21. Правила устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 1986.

Гл. 1.8.

22. ПТЭ и ПТБ. М.: Энергоатомиздат, 1986.

23. Рапутов Б.М. Электрооборудование металлургических кранов. М.:

Металлургия, 1967.

24. Рапутов Б.М. Электрооборудование металлургических кранов. М.:

Металлургия, 1977.

25. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергоатомиздат, 1987.

26. Савинов А.И. и др. Курсовое и дипломное проектирование по организации и планированию предприятий. М.: Металлургия, 1993.

27. Справочные данные по электрооборудованию. Т. 1, 2. М.: Энергия, 1965.

28. Справочник по наладке электрооборудования промышленных пред-приятий.

/Под редакцией Зименкова М.Б., Розенберга Г.В., Феськова Е.М. М.:

Энергоатомиздат, 1983.

29. Справочник электротехника в 2-х томах. Под редакцией Смирнова А.Д. Т. 2., вып. 3. Реле защиты и автоматики. М.: Энергия, 1965.

30. Ушаков Н.С. Мостовые электрические краны. Л.: Машинострое-ние, 1980.

31. Федорченко В.А., Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению. М.: Машиностроение, 1983.

32. Хализев Г.П. Электрический привод. М.: Высшая школа, 1972.

33. Хализев Г.П., Серов В.И. Расчет пусковых, тормозных и регулировочных устройств для электродвигателей. М.: Высшая школа, 1966.

34. Электротехнический справочник в 3-х томах. Т. 2. М.: Энергоиз-дат, 1981.

35. Энергетика СССР в 19861990 годах. М.: Энергоиздат, 1987.

36. Яуре А.Г., Певзнер Е.М. Крановый электропривод. М.: Энергоатомиздат, 1988.

ПРИЛОЖЕНИЕ

В различных отраслях народного хозяйства используются подъемные механизмы прерывистого режима работы, служащие для перемещения людей и грузов в вертикальном направлении по строго определенному пути в специальных грузонесущих устройствах - кабинах, ковшах, сосудах и т.п. К числу самых распространенных механизмов вертикального транспорта относятся лифты, которые находят все большее применение в зданиях современных промышленных предприятий и в жилых домах.

Лифты являются стационарными механизмами, предназначенными для транспортировки с одного этажа здания на другой грузов и людей в кабинах, которые перемещаются в огражденной со всех сторон шахте. В настоящее время лифты выполняются с высокой степенью автоматизации операций по открыванию и закрыванию дверей, по передвижению и остановке кабины; они отличаются безусловной безопасностью, комфортабельностью и общедоступностью пользования.

По назначению лифты разделяют на пассажирские, грузовые с проводником и без проводника, грузопассажирские, специальные. По скорости движения кабины различают тихоходные (до 0,5 м/с), быстроходные (до 1, м/с) и скоростные (свыше 1,0 м/с) пассажирские лифты. Грузовые лифты чаще всего работают при скорости движения кабины 0,1—0,5 м/с. Грузоподъемность пассажирских лифтов составляет от 250 до 1500 кг (т. е. от 3 до 21 пассажира), грузовых — от 50 до 5000 кг.

При большом разнообразии вариантов конструкций пассажирских и грузовых лифтов основными узлами оборудования для них являются подъемная лебедка, канаты, кабина, противовес, двигатель, механический тормоз и аппаратура управления.

1.1. Назначение механизма, характеристика условий окружающей среды Лифт предназначен для транспортировки с одного этажа здания на другой грузов и людей в кабине, который перемещается в огражденной со всех сторон шахте.

Условия окружающей среды нормальные. Влажность и температура находятся в норме.

1.2. Техническая характеристика механизма Лифт изготовлен предприятием ЛИФТИНГ в 1992 году, тип лифта грузовой с проводником, с редукторным приводом. Грузоподъемность лифта составляет 400 кг, число пассажиров – 1, номинальная скорость передвижения – 0,63 м/c, высота подзема – 7,65 м, число остановок – 3.

1.3. Кинематическая схема механизма 1.4. Циклограмма работы Поскольку, нагрузки лифта и циклы его работы, как правило, могут быть весьма различными, то предварительный выбор мощности двигателя удобнее выполнить исходя из условного расчетного цикла. Этот цикл состоит из рабочих операций подъема номинального груза с первого этажа на последний и спуска пустой кабины на первый этаж.

Требования, предъявляемые к электроприводу и качеству 1.5.

электрической энергии Для качественного выполнения операций по транспортировке грузов и пассажиров при высокой производительности электропривод лифтов должен обеспечить: реверсивную работу двигателя; плавный пуск и торможение при условии, чтобы ускорения и замедления, а также их производные не превышали установленные нормы; минимальное время переходных процессов; точную остановку кабины против уровня пола этажа.

Лифты с большой скоростью движения кабины (свыше 2 м/с), с условием, что она должна делать остановки на каждом этаже, фактически не используются по скорости. Потамучто на одном перегоне между этажами (при Н=3,2 — 3,6 м) по условиям заданного ускорения кабина не может развить скорость выше 1,6 — 1,8. м/с. Так как по достижении такой скорости ее опять требуется снижать для обеспечения точной остановки. Скорость кабины более 1,5 м/с принимается для скоростных лифтов в том случае, если они работают с экспрессными зонами, т. е. обслуживают не все этажи подряд, а кратные 2 или 5. Междуэкспрессные зоны могут обслуживаться лифтами с меньшими скоростями движения.

Допустимые значения ускорения кабины при пуске и замедления ее при остановке в нормальных режимах работы для тихоходных и быстроходных лифтов составляют 1,5 м/с2, для скоростных лифтов 2,5 м/с 2. Максимальное замедление при остановке кнопкой «Стоп» не должно превышать 3,0 м/с 2.

Наибольшая допустимая скорость изменения ускорения (производная ускорения по времени — рывок) ограничивается значениями 3 — 10 м/с3.

Ограничение ускорения и рывка определяется нормальным самочувствием пассажиров независимо от их возраста и состояния здоровья, а также необходимо в целях снижения динамических нагрузок на несущие канаты и кабину лифта.

Для обеспечения удобства и безопасного входа и выхода пассажиров, загрузки и выгрузки грузов, а также для сокращения длительности этих процессов кабина лифта после торможения должна остановиться против уровня этажной площадки с заданной степенью точности. Неточная остановка в пассажирских лифтах влечет за собой увеличение времени входа и выхода пассажиров, в грузовых лифтах — затрудняет, а в некоторых случаях делает невозможной загрузку и разгрузку кабины.

При автоматизации подъемной установки какие-либо действия оператора исключаются, и управление процессом точной остановки полностью возлагается на электропривод, что в ряде случаев оказывает решающее значение на выбор типа электропривода лифта. Для обеспечения точной остановки кабины обычно применяют снижение ее скорости перед остановкой.

1.6. Выбор систем электропривода, рода тока и напряжения, способ регулирования скорости и торможения Для привода лифтов применяют двигатели с жесткими механическими характеристиками — трехфазные асинхронные и постоянного тока с независимым возбуждением, специально рассчитанные на повторно-кратковременный режим работы (серий АС, АСШ, МПЛ, а также крановых серий), либо двигатели продолжительного режима работы (серий АО2, 4А, П, 2П).

Для упрощения конструкции лифтовых установок и возможности эксплуатации их персоналом средней квалификации целесообразно применять наиболее простой электропривод с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Однако такие двигатели могут быть использованы только в тихоходных пассажирских и грузовых лифтах.

Так как мы рассматриваем грузовой, тихоходный лифт, то целесообразно применить электропривод с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором.

электромагнитного тормоза, который позволяет быстро остановить электродвигатель.

1.7. Расчет статических нагрузок и мощности электродвигателя Определяем силу тяжести противовеса:

где Gпр. – сила тяжести противовеса, Н;

уравновешивания;

Gном – сила тяжести номинально поднимаемого груза, Н.

Gпр 8000 4000 0,5 10000H. GПР 8000 4000 0,5 10000Н Определяем усилие на канатоведущем шкиве:

FC 4000 4000 0, Определяем статическую мощность на валу двигателя:

при работе двигателя в двигательном режиме:

где Pc – статическая мощность, кВт;

vк – скорость движения кабины, м/c;

n – КПД редуктора при прямой и обратной передаче мощности, %.

при работе двигателя в генераторном режиме:

Определяем статический момент на валу двигателя:

при работе двигателя в двигательном режиме:

где Dк.ш – диаметр канатов едущего шкива, м;

ip – передаточное число редуктора;

при работе двигателя в генераторном режиме:

Определяем эквивалентную статическую мощность:

Определяем эквивалентный статический момент :

Определяем продолжительность включения в цикле ПВ:

Определяем расчетную мощность при стандартной ПВ:

Определяем требуемую мощность двигателя:

где kз =1,5 – коэффициент запаса, учитывающий влияние на нагрев двигателя динамических нагрузок;

Определяем необходимую угловую скорость двигателя, рад/с:

где vк – скорость подъема кабины;

1.8. Выбор типа электродвигателя и проверка его по нагреву и перегрузочной способности По каталогу выбираем электродвигатель повторно-кратковременного режима работы из условия:

Выбираем двигатель типа 4AH180SHЛБ.

ном 98рад/c дв 108рад/c НОМ 98рад/с ДВ 108рад/с Определяем номинальный момент двигателя:

Определяем момент нагрузки при стандартной ПВ н:

Сопоставим приведенные к одной стандартной ПВн =40% М расч и М н.

перегреваться выше допустимого уровня. М РАСЧ 21,8Н м М Н 45,9Н м Определяем максимальный статический момент:

Сопоставим М мах.ст и М перегружен выше допустимого уровня. М МАХ.СТ 28,6Н м М МАХ.ДВ 127Н м 1.9. Выбор источника питания Привод лифта будет питаться от силового щита, который в свою очередь будет запитываться от силового трансформатора мощностью 400 кВА.

Определяем номинальный ток двигателя :

Таким образом, по расчету выбираем для питания асинхронного напряжением 380/220 В, по которой в дальнейшем выбирается пусковая аппаратура и проводящие кабели.

Цепь управления, расположенная в кабине лифта питается через понижающий трансформатор напряжением 220/24 В.

1.10. Выбор элементов схемы управления электроприводом 1.10.1 Выбор магнитного пускателя К установке принимаем магнитный пускатель типа ПМЛ- 2600:

1.10.2 Выбор конечных выключателей предотвращения выхода исполнительных органов из рабочей зоны.

К установке принимаем конечный выключатель типа: ВБ-30 с номинальными данными: Iн =15 А; Uн =220 В.

1.10.3. Выбор кнопок управления Эти аппараты предназначены для подачи оператором управляющего воздействия на электропривод.

К установке принимаем кнопки управления типа: КУ- 120 с номинальными данными: Iн = 15 А; Uн = 24 В, в количестве четырех штук.

1.10.4 Выбор указательных реле Для включения сигнализации в кабине будут использоваться указательные реле типа: РУ-21 с номинальными данными: Iн =15 А; Uн = 1.10.5 Выбор электромагнитного тормоза электромагнитный тормоз типа ТКТ с короткоходовыми однофазными электромагнитами типа МО-200. Они обеспечивают тормозные моменты от 11 до 240 Н·м и имеют износостойкость до 1,5· 10 6 циклов. Собственное время включения электромагнитов около 0,03 с и отключения – 0,02 с.

1.10.6 Выбор понижающего трансформатора подключаются к сети через понижающий трансформатор.

К установке принимаем понижающий трансформатор типа: ОСО- 0, 1.10.7 Выбор рычажного переключателя Командным аппаратом в схеме управления лифтом будет рычажный переключатель.

К установке принимаем рычажный переключатель типа РП с номинальными данными: Iн =15 А; Uн = 220 В.

1.11. Выбор аппаратов защиты 1.11.1 Выбор автоматического выключателя Определяем пусковой ток:

Выбираем автоматический выключатель по условию:

К установке принимаем автоматический выключатель типа А3710Б с номинальными данными: Iн.па. 160А; Iн.р. 20А;Iотс. 140А;Uн. 380В 1.11.2 Выбор предохранителя Предохранители выбираем из условия:

номинальными данными: Iн.ап. 15А; Iпл.вст. 15А. I Н.АП. 15А; I ПЛ.ВСТ. 15А 1.11.3 Выбор тепловой защиты Условия выбора теплового реле:

номинальный ток Iн. 13А I Н. 13А 1.12. Выбор проводов, кабелей и проверка по потере напряжения Для силовой цепи выбираем кабель марки ВВГ.

Определяем поправочные коэффициенты:

Определяем длительно-допустимый ток:

где I р – номинальный ток электродвигателя;

Кп1, Кп2 – поправочные коэффициенты.

Определяем сечение кабеля:

К установке принимаем кабель марки ВВГ (4 x 6).

Проверяем кабель по потере напряжения:

x0 0,08Ом/км – удельное индуктивное сопротивление для U расч U РАСЧ следовательно, выбранный кабель проходит по потере напряжения.

Для цепи управления выбираем провод марки АПВ.

Определяем поправочные коэффициенты:

Определяем длительно-допустимый ток:

Определяем сечение провода:

К установке принимаем провод марки АПВ(2x2).

1.13. Расчет токов короткого замыкания, проверка аппаратов защиты на чувствительность Составим расчетную схему и схему замещения:

Принимаем что напряжение на шинах 10 кВ трансформаторной подстанции неизменно, сопротивление от источника питания до этих шин не учитываем. Расчет сопротивлений ведем в именованных единицах (мОм), Определяем сопротивление трансформатора:

где Рк. – потери при коротком замыкании, кВт;

Sном. – номинальная мощность трансформатора, кВ·А.

НОМ S НОМ

где U к – напряжение короткого замыкания, %;

Сопротивление автоматического выключателя составит:

ra 0,1мОм; xa 0,05мОм. ra 0,1мОм; xa 0,05мОм.

Сопротивление кабеля ВВГ (4 x 6) длинною 2м составит:

– удельное индуктивное сопротивление Добавочное сопротивление переходных контактов составит:

Определяем результирующее сопротивление:

Z РЕЗ.

Определяем установившийся ток короткого замыкания:

Определяем ударный ток при xрез. / rрез. 21,51/ 22,07 0,97; k у 1.

Ток короткого замыкания от электродвигателя при Определяем ударный ток электродвигателя:

электродвигателя:

iу.полн. 10,6 0,096 10,7кА. iУ.ПОЛН. 10,6 0,096 10,7кА.

Проверяем аппараты защиты на чувствительность:

1.14. Описание работы схемы управления электроприводом Привод осуществляется от асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Параллельно обмотке статора включен электромагнитный тормоз, колодки которого разжимаются при подаче напряжения на двигатель.

Командным аппаратом в схемах управления такими лифтом является рычажный переключатель.

Для пуска двигателя на подъем или спуск кабины переключатель следует поставить соответственно в положение 1 (или 2 ). Через контакты дверей шахты, контакты конечных выключателей и (размыкающихся при срабатывании механизма ловителей при обрыве несущих канатов), контакт дверей кабины и гибкий кабель от сети подается напряжение на катушку магнитного пускателя.

электромагнитного тормоза будет подано питание, и кабина лифта начнет двигаться вверх (или вниз).

Для остановки кабины рукоятку переключателя следует поставить в среднее положение, что вызывает отключение магнитного пускателя и остановку двигателя. Если кабина по каким-либо причинам не остановилась против уровня этажной площадки, то ее доводку можно произвести путем повторного включения двигателя; специальных мер для точной остановки в таких лифтах не принимают.

Вызов кабины на этажи производится с помощью кнопок. При воздействии на любую из них в кабине срабатывает соответствующее указательное реле, включается звонок и загорается соответствующая сигнальная лампочка. Проводник включает привод на требуемое перемещение кабины. В случае неисправности лифта из кабины в диспетчерскую может быть подан сигнал путем включения звонка кнопкой находящейся в кабине лифта. Введение В различных отраслях народного хозяйства используются подъемные механизмы прерывистого режима работы, служащие для перемещения людей и грузов в вертикальном направлении по строго определенному пути в специальных грузонесущих устройствах - кабинах, ковшах, сосудах и т.п. К числу самых распространенных механизмов вертикального транспорта относятся лифты, которые находят все большее применение в зданиях современных промышленных предприятий и в жилых домах.

Лифты являются стационарными механизмами, предназначенными для транспортировки с одного этажа здания на другой грузов и людей в кабинах, которые перемещаются в огражденной со всех сторон шахте. В настоящее время лифты выполняются с высокой степенью автоматизации операций по открыванию и закрыванию дверей, по передвижению и остановке кабины; они отличаются безусловной безопасностью, комфортабельностью и общедоступностью пользования.

По назначению лифты разделяют на пассажирские, грузовые с проводником и без проводника, грузопассажирские, специальные. По скорости движения кабины различают тихоходные (до 0,5 м/с), быстроходные (до 1, м/с) и скоростные (свыше 1,0 м/с) пассажирские лифты. Грузовые лифты чаще всего работают при скорости движения кабины 0,1—0,5 м/с. Грузоподъемность пассажирских лифтов составляет от 250 до 1500 кг (т. е. от 3 до 21 пассажира), грузовых — от 50 до 5000 кг.

При большом разнообразии вариантов конструкций пассажирских и грузовых лифтов основными узлами оборудования для них являются подъемная лебедка, канаты, кабина, противовес, двигатель, механический тормоз и аппаратура управления.

2.ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ЭЛЕКТРОПРИВОД МЕХАНИЗМА

ПОДЪЕМА МОСТОВОГО КРАНА

Крановое электрооборудование является одним из основных средств комплексной механизации всех отраслей народного хозяйства. Подавляющее большинство грузоподъемных машин изготовляемых отечественной промышленностью, имеет привод основных рабочих механизмов, и поэтому действия этих машин в значительной степени зависит от качественных показателей используемого кранового оборудования.

Перемещение грузов, связанное с грузоподъемными операциями, во всех отраслях народного хозяйства, на транспорте и в строительстве осуществляется разнообразными грузоподъемными машинами.

Грузоподъемные машины служат для погрузочно - разгрузочных работ, перемещения грузов в технологической цепи производства или строительства и выполнения ремонтно - монтажных работ с крупногабаритными агрегатами.

Грузоподъемные машины с электрическими приводами имеют чрезвычайно широкий диапазон использования, что характеризуется интервалом мощностей приводов от сотен ватт до 1000кВт. В перспективе мощности крановых механизмов может дойти до 1500 –2500 кВт.

Мостовые краны в зависимости от назначения и характера выполняемой работы снабжают различными грузозахватными приспособлениями: крюками, грейферами, специальными захватами и т.п. Мостовой кран весьма удобен для использования, так как благодаря перемещению по крановым путям, располагаемым в верхней части цеха, он не занимает полезной площади.

Электропривод большинства грузоподъёмных машин характеризуется повторно - кратковременном режимом работы при большей частоте включения, широком диапазоне регулирования скорости и постоянно возникающих значительных перегрузках при разгоне и торможении механизмов. Особые условия использования электропривода в грузоподъёмных машинах явились основой для создания специальных серий электрических двигателей и аппаратов кранового исполнения. В настоящее время крановое электрооборудование имеет в своём составе серии крановых электродвигателей переменного и постоянного тока, серии силовых и магнитных контроллеров, командоконтроллеров, кнопочных постов, конечных выключателей, тормозных электромагнитов и электрогидравлических толкателей, пускотормозных резисторов и ряд других аппаратов, комплектующих разные крановые электроприводы.

В крановом электроприводе начали довольно широко применять различные системы тиристорного регулирования и дистанционного управления по радио каналу или одному проводу.

В настоящее время грузоподъемные машины выпускаются большим числом заводов. Эти машины используются во многих отраслях народного хозяйства в металлургии, строительстве, при добыче полезных ископаемых, машиностроении, транспорте, и в других отраслях.

грузоподъемных машин, является важным направлением развития народного хозяйства страны.

2.1 Краткая характеристика механизма подъема мостового крана Электрические подъёмные краны - это устройства служащие для вертикального и горизонтального перемещения грузов. Подвижная металлическая конструкция с расположенной на ней подъемной лебёдкой являются основными элементами подъёмного крана. Механизм подъемной лебёдки приводится в действие электрическим двигателем.

Подъемный кран представляет собой грузоподъемную машину циклического действия, предназначенную для подъема и перемещения груза, удерживаемого грузозахватным устройством (крюк, грейфер). Он является наиболее распространенной грузоподъемной машиной, имеющей весьма разнообразное конструктивное исполнение и назначение.

Мостовой кран (рис.1) представляет собой мост, перемещающейся по крановым путям на ходовых колесах, которые установлены на концевых балках.

Пути укладываются на подкрановые балки, опирающиеся на выступы верхней части колонны цеха. Механизм передвижения крана установлен на мосту крана.

Управление всеми механизмами происходит из кабины прикрепленной к мосту крана. Питание электродвигателей осуществляется по цеховым троллеям. Для подвода электроэнергии применяют токосъемы скользящего типа, прикрепленные к металлоконструкции крана. В современных конструкциях мостовых кранов токопровод осуществляется с помощью гибкого кабеля.

Привод ходовых колес осуществляется от электродвигателя через редуктор и трансмиссионный вал.

Рисунок 1 – Общий вид мостового крана.

Любой современный грузоподъемный кран в соответствии с требованиями безопасности, может иметь для каждого рабочего движения в трех плоскостях, следующие самостоятельные механизмы: механизм подъема - опускания груза, механизм передвижения крана в горизонтальной плоскости и механизмы обслуживания зоны работы крана (передвижения тележки).

Рисунок 2 - Кинематическая схема механизма подъема главного крюка: 1 двигатель; 2 - муфта; 3 - тормоз; 4 - редук -тор; 5 - барабан; 6 - полиспаст; 7 неподвижный блок полис - пасты.

Типичная кинематическая схема механизма подъема крана приведена на рисунке использования по степени загрузки, времени работы, интенсивности ведения операций, степени ответственности грузоподъемных операций и климатических факторов эксплуатации. Эти условия обеспечиваются основными параметрами грузоподъемных машин. К основным параметрам механизма подъёма относятся:

грузоподъемность, скорость подъема крюка, режим работы, высота подъема грузозахватного устройства.

Номинальная грузоподъемность - масса номинального груза на крюке или захватном устройстве, поднимаемого грузоподъемной машиной.

Скорость подъема крюка выбирают в зависимости от требований технологического процесса, в котором участвует данная грузоподъемная машина, характера работы, типа машины и ее производительности.

Режим работы грузоподъемных машин цикличен. Цикл состоит из перемещения груза по заданной траектории и возврата в исходное положение для нового цикла.

Все многообразие грузоподъемных кранов охвачено восемью режимными группами 1К-8К. Классификация механизмов по группам режимов работы осуществляется по параметрам суммарного времени работы механизмов за срок службы и степени усредненного нагружения крана.

Для данного мостового крана рекомендуемые режимные группы:

5К – группа режима работы крана;

4М – группа режима работы механизма подъема.

электрооборудования механизма подъема мостового крана.

Повышенная опасность работ при транспортировке поднятых грузов требует при проектировании и эксплуатации соблюдение обязательных правил по устройству и эксплуатации подъемно-транспортных машин. На механизмах подъема и передвижения правилами по устройству и эксплуатации предусмотрена установка ограничителей хода, которые воздействуют на электрическую схему управления. Конечные выключатели механизма подъема ограничивают ход грузозахватывающего приспособления вверх, а выключатели механизмов передвижения моста и тележки ограничивают ход механизмов в обе стороны. Предусматривается также установка конечных выключателей, предотвращающих наезд механизмов в случае работы двух и более кранов на одном мосту. Исключение составляют установки со скоростью движения до м/мин. Крановые механизмы должны быть снабжены тормозами закрытого типа, действующими при снятии напряжения.

На крановых установках допускается применять рабочее напряжение до 500 В, поэтому крановые механизмы снабжают электрооборудованием на напряжения 220, 380, 500 В переменного тока и 220, 440 В постоянного тока. В схеме управления предусматривают максимальную защиту, отключающую двигатель при перегрузке и коротком замыкании. Нулевая защита исключает самозапуск двигателей при подаче напряжения после перерыва в электроснабжении. Для безопасного обслуживания электрооборудования, находящегося на ферме моста, устанавливают, блокировочные контакты на люке и двери кабины. При открывании люка или двери напряжение с электрооборудования снимается.

При работе крана происходит постоянное чередование направления движения крана, тележки и крюка. Так, работой механизма подъема состоит из процессов подъема и опускания груза и процессов передвижения пустого крюка. Для увеличения производительности крана используют совмещение операций: Время пауз, в течение которого двигатель не включен и механизм не работает, используется для навешивания груза на крюк и освобождение крюка, для подготовки к следующему процессу работы механизма. Каждый процесс движения может быть разделен на периоды неустановившегося движения (разгон, замедление) и период движения с установившейся скоростью.

Мостовой кран установлен в литейном цеху металлургического производства, где наблюдается выделение пыли, поэтому электродвигатель и общепромышленного исполнения не ниже IP-53 – защита электрооборудования от попадания пыли, а также полная защита обслуживающего персонала от соприкосновения с токоведущими и вращающимися частями, а также защита электрооборудования от капель воды падающих под углом 60 0 к вертикали.

Краны литейных цехов работают в непрерывно при интенсивном использовании оборудования, наличием высокой температуры окружающей среды и излучением теплоты от раскаленного или расплавленного металла.

Кабина управления краном выполняется теплоизолированной. В ней также оборудуется установка для кондиционирования воздуха. Учёт режима работы крана при проектировании и выборе электрооборудования определяет энергетические показатели и надёжность при эксплуатации крановой установки.

Правилами Госгортехнадзора предусматривается четыре режима работы механизмов: лёгкий – Л, средний – С, тяжёлый – Т, весьма тяжёлый – ВТ.

Мостовой кран работает в среднем режиме с ПВ40.

2.3. Исходные данные геометрические параметры механизма подъема мостового крана, а также размеры помещения цеха, в котором рас -положен кран. Исходные данные представлены в таблице 1.

2.4 Расчет статических нагрузок двигателя механизма подъема мостового крана приведенных к валу электродвигателя, для выбора мощности электродвигателя механизма подъема мостового крана.

2.4.1 Статическая мощность на валу электродвигателя подъемной лебедки при подъеме груза, в кВт определяется следующим образом:

где G = mg = 80103 9,8= 784000H – вес поднимаемого груза;

m – номинальная грузоподъемность, кг;

g – ускорение свободного падения, м/с2;

G0 = m0g = 0,81039,8 = 7840Н – вес пустого захватывающего приспособления;

m0 – масса пустого захватывающего приспособления, кг;

vн = 4,6м/мин = 0,07 м/с – скорость подъема груза;

захватывающего приспособления, кВт:

где хх = 0,42КПД – механизма при холостом ходе.

2.4.3 Мощность на валу электродвигателя обусловленная весом груза, кВт:

где vс = vн = 0,07 м/с – скорость спуска.

2.4.4 Мощность на валу электродвигателя, обусловленная силой трения, кВт:

Так как выполняется условие Ргр Ртр, следовательно, электродвигатель работает в режиме тормозного спуска.

определяется следующим способом, кВт:

2.4.6 Мощность на валу электродвигателя во время спуска порожнего захватывающего приспособления, кВт:

2.4.7 Рассчитаем нагрузочный график механизма подъема мостового крана для наиболее характерного цикла работы (Таблица 2) Время подъема груза на высоту Н:

где Н – высота подъема груза, м.

Время перемещения груза на расстояние L:

Время для спуска груза:

Время на зацепление груза и его отцепления:

Время подъема порожнего крюка:

Время необходимое для возврата крана к месту подъема нового Время спуска порожнего крюка:

Вычертим нагрузочный график механизма подъема для рабочего цикла:

Рисунок 3 – Нагрузочный график механизма подъема для рабочего цикла.

Суммарное время работы электродвигателя:

2.4.8 Действительная продолжительность включения, %:

2.4.9 Эквивалентная мощность за суммарное время работы электродвигателя, кВт:

механизма крана, кВт:

коэффициента запаса, кВт:

где Кз = 1,2 – коэффициент запаса;

2.4.12 Угловая скорость лебедки в рад/с и частота вращения лебедки в об/мин, определяется следующим способом:

где D – диаметр барабана лебедки, м.

Полученные значение мощности электродвигателя в пункте (2.4.11) и значение стандартной продолжительности включения ПВ ст = 40%, будут являться основными критериями для выбора электродвигателя.

2.5 Выбор типов электродвигателя и редуктора механизма подъема мостового крана Целью расчета является выбор приводного электродвигателя по справочнику и проверка его по перегрузочной способности и по условиям осуществимости пуска, а также выбор редуктора для механизма подъема мостового крана.

2.5.1 Выберем электродвигатель из следующих условий:

Технические данные асинхронного электродвигателя с фазным ротором 2.5.2 Проверяем выбранный электродвигатель по допустимой нагрузке и условию осуществимости пуска.

условиям:

Первое условие допустимой нагрузки:

Рс – статическая мощность при подъеме груза, кВт;

nн – частота вращения вала электродвигателя, об/мин.

Первое условие выполняется.

Второе условие допустимой нагрузки:

где Мср.п = М 1 М 2 – средний пусковой момент, Н·м;

М1 = 0,85 Мm = 0,85 1630 = 1385,5 Н·м – максимальный момент двигателя при пуске, Н·м;

М2 = (1,1 - 1,2) Мн = 1,2 649,5 = 779,4 Н·м – минимальный момент двигателя, Н·м;

двигателя, Н·м.

Второе условие выполняется.

Третье условие допустимой нагрузки:

Третье условие выполняется.

Проверяем двигатель по условию осуществимости пуска:

где ад – допустимое линейное ускорение при подъеме или перемещении груза, м/с2;

ад = (0,2 0,3) м/с2 – для механизма подъема;

a – наибольшее линейное ускорение при подъеме груза, м/с 2.

где tп.мин – наименьшее время при пуске с состояния покоя до скорости v с наибольшей загрузкой, сек.

Условие осуществимости пуска выполняется.

выбора, то для привода механизма подъема мостового крана устанавливаем электродвигатель данного типа.

2.5.3 Выбираем тип редуктора.

Редуктор применяют из - за разногласия скорости вращения барабана лебедки механизма подъема и вала электродвигателя. Редуктор выбирают по мощности, передаточному числу и скорости вращения.

Определяем передаточное число редуктора:

где D – диаметр барабана лебедки, м;

iп – передаточное число полиспастной системы.

Выбираем тип редуктора Ц2 - 500 со следующими техническими данными:

2.6 Расчет и выбор ступеней сопротивлений в цепях электропривода механизма подъема мостового крана Целью данного расчета является выбор магнитного контроллера переменного тока, в соответствии с его выбором определяются сопротивления и токи ступеней для электропривода механизма передвижения тележки мостового крана.

2.6.1 Базисный момент, Нм:

2.6.2 Определяем расчетный ток резистора, А:

где Iн – номинальный ток ротора, А;

Рн – номинальная мощность электродвигателя, кВт;

nн – номинальная частота вращения, об/мин.

2.6.3 Определяем номинальное сопротивление резистора, в Ом:

где Ерн – напряжение между кольцами ротора, В.

2.6.4 Для магнитного контроллера ТСАЗ160 с защитой на переменном токе находим разбивку ступеней сопротивлений и определяем сопротивление каждого резистора (в одной фазе):

2.6.5 Находим расчетную мощность резистора (в трех фазах), кВт:

2.6.6 Параметры для условий режима С:

Частота включений фактическая 120 в час, приведенная k = 1,25 – коэффициент нагрузки;

а = 1,2 – коэффициент использования;

экв.б = 0,76 – базисный КПД электропривода;

экв = 0,73 – КПД электропривода для z = 136,2;

дв = 0,85 – КПД электродвигателя;

0 = 0,4 – относительная продолжительность включения.

2.6.7 Определяем расчетный ток резистора, А.

2.6.8 Значения расчетных токов по ступеням:

2.6.9 В соответствии с таблицей нормализованных ящиков резисторов НФ 1А имеющий длительный ток 102 А и сопротивление 0,48 Ом. Для ступеней Р10 Р13, Р13 - Р16 выбираем ящик 2ТД.754.054-08, имеющий длительный ток 64 А и сопротивление 1,28 Ом. Для ступеней Р16 - Р19, выбираем ящик 2ТД.754.054имеющий длительный ток 41 А и сопротивление 3,1 Ом.

2.6.10 Рассчитаем отклонение сопротивлений от расчета и данные занесем в таблицу - 4:

Учитывая что, длительные токи выбранных ящиков сопротивлений сопротивлений отдельных ступеней от расчетных значений не превышает 15%, а отклонение общего сопротивления резистора не превышает 5% его расчетного значения, резистор выбран правильно.

Проверки по кратковременному режиму не производим, так как расчетный ток Iр=60,61 А близок к длительному току пусковых ступеней.

2.7 Расчет естественных и искусственных механических характеристик электродвигателя и механизма подъема мостового крана искусственных механических характеристик электродвигателя и механизма подъёма мостового крана.

электродвигателя МТН 512-6 пункта 5, и механизма подъёма пункта 3, а также данные обмоток ротора и статора:

r1=0,065 Ом – активное сопротивление обмотки статора;

х1=0,161 Ом – реактивное сопротивление обмотки статора;

r2=0,05 Ом – активное сопротивление обмотки ротора;

х2=0,197 Ом – реактивное сопротивление обмотки ротора;

к =1,21 – коэффициент приведения сопротивления.

2.7.1 Определим номинальное скольжение:

2.7.2 Номинальный момент:

2.7.3 Определим коэффициент перегрузочной способности:

2.7.4 Определим критическое скольжение:

2.7.5 Определим номинальное активное сопротивление ротора:

где U2 – напряжение ротора, В;

2.7.6 Активное сопротивление обмотки ротора:

2.7.7 Найдём суммарное активное сопротивление роторной цепи для каждой ступени:

где R2вш – сопротивление реостата в цепи ротора.

2.7.8 Для построения механических характеристик зададимся значениями скольжения от 0 до 1 и подставим в выражение:

2.7.9 Скольжение на искусственных характеристиках при выбранных значениях sе вычисляются по формуле:

2.7.10 Угловые скорости на искусственных характеристиках вычисляются по формуле:

2.7.11 Результаты расчётов М, е, sи, и при различных значениях s приведены в таблице 5.

2.7.12 Рассчитаем механическую характеристику механизма подъёма мостового крана.

рассчитываются по формуле Бланка, Н·м:

где Мст0 – момент сопротивления трения в движущихся частях, Н·м;

Мст.н – момент сопротивления при номинальной скорости, Н·м;

электродвигателя, рад/с;

– изменяемая угловая скорость вращения ротора электродвигателя, рад/с;

х – показатель степени, который характеризует статический момент при изменении скорости вращения. Для механизмов перемещения и подъёма кранов х = 0. Следовательно:

где Рст = 65,98 кВт - статическая эквивалентная мощ - ность, пересчитанная на стандартную продолжительность включения, кВт;

2.7.13 Построение графика механической характеристики механизма подъёма мостового крана производим на том же графике, где и механическая характеристика выбранного электродвигателя.

2.7.14 По графику видно, что механическая характеристика механизма подъёма имеет форму прямой линии, из этого следует, что статический момент Мст не зависит от скорости вращения.

Сводная таблица по результатам расчётов естественной и искусственных механических характеристик 0,2 83,68 1611,4 0,48 54,14 1,05 -6,15 2,09 -114,4 3,6 -271,96 7,84 -716,202 11,67 -1116, 0,3 73,22 1424,6 0,72 28,91 1,58 -61,52 3,14 -223,9 5,4 -460,24 11,7 -1126,6 17,5 -1726, 0,4 62,76 1217,9 0,96 3,69 2,11 -116,9 4,18 -333,48 7,2 -648,52 15,7 -1537 23,3 -2336, 0,5 52,3 1046,7 1,2 -21,53 2,64 -172,2 5,23 -443,01 9 -836,8 19,6 -1947,41 29,17 -2947, 0,6 41,84 911,41 1,44 -46,76 3,17 -227,6 6,28 -552,5 10,8 -1025,08 23,5 -2357,81 35,011 -3557, 0,7 31,38 804,27 1,68 -71,9 3,7 -283,03 7,32 -662,05 12,6 -1213,3 27,46 -2768,21 40,84 - 0,8 20,92 718,28 1,92 -97,21 4,23 -338,4 8,37 -771,5 14,4 -1401,6 31,38 -3178,61 46,68 -4778, 0,9 10,46 648,14 2,17 -122,4 4,76 -393,7 9,42 -881,1 16,2 -1589,9 35,31 -3589,01 52,51 -5388, 1 0 590 2,4 -147,6 5,3 -449,16 10,47 -990,6 18 -1778,2 39,23 -3999,41 58,35 -5999, Рисунок 4 – Естественные и искусственные механические характеристики электродвигателя и механизма подъема мостового крана.

2.8 Расчет переходного процесса электропривода механизма подъема мостового крана Целью расчета является построение характеристик зависимости момента и угловой скорости вращения электродвигателя от времени при пуске, а также определение времени переходного процесса.

электродвигатель можно запустить только по характеристикам 4, 5, 6, поэтому переходной процесс рассчитаем при введенных в цепь ротора сопротивлений rд4, rд5 и rд6.

На рисунке 4 находим установившиеся и начальные значения скоростей на каждой пусковой характеристике.

Определяем электромеханическую постоянную времени для каждой ступени, сек.:

где Jприв = 1,37 кг/м2 – момент инерции электропривода;

0 = 104,6 рад/с – угловая скорость идеального холостого хода;

интервал времени, сек.:

где М2 = 779,4 Н ·м – момент переключения;

Мст = 649,5 Н· м – момент статической нагрузки.

Определим время переходного процесса:

Зависимость =(t) для каждой ступени можно рассчитать по уравнению изменения угловой скорости во времени:

где уст. – установившаяся угловая скорость, рад/с.

Зависимость М=(t) для каждой ступени можно рассчитать по уравнению изменения момента во времени:

Результаты расчета занесем в таблицы.

Расчетные данные необходимые для построения графиков Расчетные данные необходимые для построения графиков Расчетные данные необходимые для построения графиков 2.9. Выбор аппаратуры управления и защиты электропривода механизма подъема мостового крана Целью расчета является выбор магнитного контроллера, контакторов, магнитных пускателей, реле защиты от токов перегрузки, конечных выключателей электропривода, и защитной панели.

2.9.1 Выбор магнитного контроллера.

Магнитные контроллеры представляют собой сложные комплектные коммутационные устройства для управления крановыми электроприводами.

В магнитных контроллерах коммутация главных цепей осуществляется с помощью контакторов с электромагнитным приводом.

определяется режимом работы механизма и зависит от параметров износостойкости контакторов. Магнитные контроллеры должны быть рассчитаны на коммутацию наибольших допустимых значений тока включения, а номинальный ток их Iн должен быть равен или больше расчетного тока двигателя при заданных условиях эксплуатации и заданных режимах работы механизма:

где к = 0,8 – коэффициент, учитывающий режим работы механизма.

удовлетворяет условию выбора:

Тип контроллера 2.9.2 Выбор контакторов.

электроприводами для осуществления коммутации тока в главных цепях при дистанционном управлении.

Контакторы серий КТ и КТП предназначены для коммутации главных цепей электроприводов переменного тока с номинальным напряжением Контакторы серии КТП выполняются с втягивающими катушками постоянного тока на номинальное напряжение: 24, 48, 110 и 220 В. Серии контакторов КТП применяемые в крановых ЭП, охватывают четыре величины на номинальные токи: 100, 160, 250 и 400 А.

Выбор контактора произведем по пусковому току двигателя Iп, который должен быть меньше или равен номинальному току включения выбираемого контактора Iн.в.

Выберем контактор серии КТП6024, так как он удовлетворяет условию выбора:

2.9.3 Выбор защитной панели.

Защитная панель крана является комплектным устройством, в котором расположен общий рубильник питания крана, линейный контактор для обеспечения нулевой защиты и размыкания цепи при срабатывании нулевой защиты, предохранители цепи управления, комплект максимальных реле, а также кнопка и пакетный выключатель, используемый в цепях управления.

Основным назначением защитной панели является обеспечение максимальной и нулевой защиты электроприводов управляемых при помощи кулачковых контроллеров или магнитных контроллеров.

Конструктивно защитная панель представляет собой металлический шкаф с установленными в нем на задней стенке аппаратами и существующим вспомогательные контакты максимальных реле с приводными скобами.

Укомплектуем данный кран защитной панелью типа ПЗКБ 160.

ПЗКБ 2.9.4 Выбор реле защиты от перегрузок.

электроприводов управляемых при помощи магнитных контроллеров возлагается на защитные панели.